分析开关电源设计方案
出处:yuwei2005 发布于:2011-08-27 20:23:26
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广阔的发展空间。
通常,仿真软件对于EMC/EMI类问题工程问题的处理过程为“建模-》复现问题-》改进设计”。Ansoft提供的“自顶向下”的EMC解决方案可以轻松解决这个问题。如果你在汽车电子设计、开关电源设计、系统设计或者设备级设计中正受到EMC/EMI类问题的困扰,本系列文章将通过工程实例分析,为你排忧解难。
Rockwell公司应用Ansoft设计流程对其一款开关电源设备进行的EMI设计
1.采用Q3D对开关电源的PCB版图进行寄生参数抽取。

2.在Simplorer中搭建用于传导干扰仿真的虚拟测试平台。图10实物部分为实际测量开关电源传导发射时采用的电路,包括直流电源、线性阻抗稳定网络(LISN)和被测开关电源板。下方为在Simplorer中搭建的虚拟测试平台的原理图,其中蓝色部分采用的是Q3D中抽取的版图寄生参数模型。

3.图11(a)为经过Simplorer仿真得到的由LISN网络输出的共模与差模干扰电压的时域波形,图11(b)为经过FFT变换后得到的共模与差模EMI在150KHz~30MHz的频谱图,图11(c)为仿真结果与实测结果的对比,其中黑线为仿真结果,红线为实测结果,二者有很好的一致性。

4.借助Simplorer仿真平台,在软件提供的虚拟测试平台上快速对自己的设计思路进行验证。图12为对初始设计进行改进后的传导EMI仿真结果,黑线为初始仿真结果,黄线为加EMI滤波后的仿真结果,红线为加EMI滤波及XFMR屏蔽后的传导EMI仿真结果,绿线和蓝线分别为CISPRA和CISPRB标准中对传导EMI的要求。

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